4. Задачи:

• проведение полетных радиобиологических экспериментов на биообъектах, не требующих создания и инсталляции на борт специальных систем поддержания их жизнедеятельности, и радиационно-физическое сопровождение этих и других экспериментов на КА «Фотон-М» № 4;

• отработка методов и средств измерения спектра линейной передачи энергии космического излучения;

• отработка средств и методов контроля радиационных условий с учетом вклада в дозу вторичных нейтронов космических излучений;

• исследование радиационно-защитных свойств перспективных материалов в натурных условиях;

• верификация методов расчета прохождения космических излучений через вещество защиты космических аппаратов с учетом вклада вторичных нейтронов;

• верификация модельных описаний радиационных условий в околоземном космическом пространстве.

6. Обоснование актуальности и приоритетности

Полет возвращаемого космического аппарата (КА) «Фотон-М» № 4 запланирован в период 2013-2014 гг., что соответствует фазе роста следующего цикла солнечной активности, являющегося аномальным в связи с задержкой на более чем на 2 года (по состоянию на ноябрь 2009 г.) начала фазы роста.

Ожидаемые параметры орбиты: наклонение - 62.8^о; орбита, близкая к круговой, высота до 450 км; продолжительность полета – 60 суток с последующим возвратом, возможность установки аппаратуры внутри и снаружи КА – предоставляют уникальную возможность для проведения радиобиологических и радиационно-физических исследований. В случае солнечных протонных событий на данной орбите возможно существенное (в десятки и сотни раз) возрастание суточной мощности дозы внутри и снаружи КА. В случае магнитных возмущений, приводящих к высыпанию энергичных электронов из внешнего радиационного пояса, возможно возрастание дозы в десятки раз на внешней поверхности КА за малыми (до ~ 1 г/см²) толщинами защиты.

Предлагаемые исследования на «Фотон-М» № 4 направлены на получение новых знаний как в фундаментальных областях науки - радиобиология, космическая физика, так и в прикладной области - радиационная безопасность космических полетов.

Оборудование и условия функционирования «Фотон-М» № 4 обеспечивают широкие возможности проведения экспериментальных исследований. Так, внутри спутника в условиях защищенности, аналогичным обитаемым отсекам пилотируемых космических аппаратов, можно изучать характеристики как первичного космического излучения, так и вторичного излучения, возникающего при взаимодействии первичного с материалами конструкции спутника.

На внешней поверхности спутника в специальных контейнерах научной аппаратуры (КНА) обеспечены условия открытого космического пространства, что позволяет изучать радиобиологические эффекты низкоэнергетического космического ионизирующего излучения и его радиационные характеристики, близкие к условиям воздействия на космонавтов при внекорабельной деятельности.

Эти исследования позволяют расширить знания о радиационном поле в околоземном космическом пространстве, необходимые для оценки радиационных нагрузок на космонавтов и биологические объекты, а также на элементы конструкций, покрытия, оптику, электронное оборудование, находящиеся как на внешней поверхности космического летательного аппарата, так и внутри его.

Наклонение орбиты спутника 62,80 позволяет проводить радиационно-физические исследования при сниженных по сравнению с орбитой МКС (наклонение орбиты 51,60) условиях экранирования космической радиации геомагнитным полем, что, в некотором смысле, приближает условия полета к условиям межпланетного пространства.

К биологически значимым характеристикам космического ионизирующего излучения относятся:

• поглощенная доза;

• коэффициент качества (эквивалентная доза);

• спектр линейной передачи энергии (ЛПЭ);

• флюенс частиц и их зарядовый (изотопный состав);

• расположение трека частицы по отношению к радиационно-чувствительной области биобъекта.

Для исследования значимых характеристик космической радиации предлагается использовать различные физические типы детекторов, состав которых вместе с измеряемыми параметрами представлен в Таблице 2.

Таблица 2. Физические типы детекторов и измеряемые параметры

№ п/п и тип детекторов	Измеряемые параметры	Примечание
Термолюминесцентные детекторы (ТЛД)	Интегральная поглощенная дозы	Снаружи и внутри
Твердотельные трековые детекторы (ТТД)	Интегральные поглощенная и эквивалентная дозы, коэффициент качества; спектр ЛПЭ	Снаружи и внутри
Пузырьковые («баббл») детекторы	Интегральная доза от нейтронов, энергетический спектр нейтронов при 100 кэВ < Eн< 20 МэВ	Внутри
Полупроводниковые детекторы (ППД)	Динамика поглощенной дозы и потока, спектр энерговыделений и его динамика	Внутри

В качестве модельных биологических объектов предлагается использовать семена салата, гороха L-102 и L-131, ячменя Brassica Rapa, «обложенные» детекторами космической радиации, и, возможно, другие объекты, пригодные для условий космического полета и не требующие специальных условий для поддержания их жизнедеятельности.

Предполагается специальная механическая фиксация биообъектов по отношению к детекторам для определения условий прохождения через них треков заряженных частиц, что позволит связать радиобиологические проявления с условиями воздействия космической радиации. Сборки, устанавливаемые в наружных контейнерах КНА, размещаются на алюминиевых платах, предназначенных для установки в эти контейнеры. Должен быть обеспечен контроль температуры (возможно автономными датчиками) на поверхности упомянутых плат в течение всего времени экспозиции.

Вывод

В процессе прохождения практики осуществлялось ознакомление с научным материалом по космическому аппарату «Фотон М»№4 , его особенностями и значением в продвижении науки в области космической технологии и биотехнологии. Были изучены технические характеристики космического аппарата , цели и задачи, поставленные учеными-инженерами самарского ракетно-космического центра «ЦСКБ - Прогресс», а также эксперименты, которые возможно провести с помощью этого аппарата. Запуск спутника «Фотон М»№4 очень важен для России, так как полученные результаты позволят оценить медицинские риски, связанные с будущими длительными орбитальными и межпланетными полетами экипажей; научно обосновать необходимость разработки перспективных средств и методов профилактики неблагоприятного воздействия на организм факторов космического полета и космического пространства.